【第4回】レゴマインドストームNXTでライントレーサを作成しよう

レゴマインドストームNXTでロボットプログラミング

STEP2：ライントレーサの処理単位を考える（動作タスク設計）

　状態遷移図（ステートチャート図）を見て、処理の優先度を考えながら、処理単位（動作タスク）を考えます。今回は、基本的なアルゴリズムをそのまま実装するために1タスクで動作させます。

　今回は単純に実装するため作成しませんが、複雑な状態制御を実現するためのタスク設計ではUMLのタイミングチャートなどを利用して、期待したとおりに制御可能なことを検討する必要があります。

STEP3：ライントレーサの構造を考える（構造設計・機能分割）

　線の上を走行していくために必要な構成要素を考えます。このとき、どの構成要素に、何をさせるか？の役割とその実現方法を決定します。

　プログラム対象の機能の分割方法とその関係を整理するには、UMLのクラス図を使います。今回プログラムするライントレーサの構造をクラス図で記載すると以下のようになります。

ライントレーサの構造を記載したクラス図

TouchSensor

　バンパーのON／OFFを検出するタッチセンサです。レゴマインドストームNXTの付属機器「タッチセンサ」はAPIを利用して値を読むことでON／OFFを取得することができます。TouchSensorクラスには、バンパーの接触を検出する役割と、ライントレース動作の開始／終了を制御する役割とします。

Car

　ライントレーサロボット本体です。前進するためのタイヤ（左右）と、左右に曲がるためのハンドル、線上かどうかを検出するセンサを持ちます。Carクラスは、他のクラスを利用してライントレースの制御を行う役割とします。

LeftTire/LightTire

　前進するためのタイヤ（左右）です。レゴマインドストームNXTの付属機器「モータ＋タイヤ」を組み合わせて構成します。APIを利用してモータの回転速度を指定することで制御できます。LeftTire/LightTireクラスは、それぞれのタイヤを前進／停止する役割とします。

Handle

　左右に曲がるためのハンドルです。今回の構成では、向きを変えるための機器はありません。代わりに左右のモータの回転速度を調整することで、向きをかえられそうです。また、完全に停止して向きを変えるのではなく、ゆるやかに方向を変えることで、前進もできそうです。Handleクラスは、前進しながら進行方向に対して左／右に曲がる制御を行う役割とします。

LightSensor

　線上かどうかを判断するためのラインセンサです。レゴマインドストームNXTの付属機器「照度センサ」はAPIを利用して真下の照度を読み取ることができます。LightSensorクラスは、線上かどうかを判断する役割とします。

　クラスが抽出できたら、STEP4に進んでSTEP1の制御を実現するための処理の流れを考えます。実際にはSTEP3とSTEP4は並行して行うことが多いです。